發布日期：2017-08-08
昨天，我們推了一篇文章，說是牙周病患者患食管癌風險增加228%，我們在后臺收到了很多留言，一部分留言認為：是相關性，并沒有什么用。
5個月前，我們也推送了一篇文章，說的是牙周病是結直腸癌和淋巴瘤的高危因素。后臺留言也有類似質疑的聲音。
對于一部分人而言，口腔和腸道離得太遠，很難扯上關系；對于另一部分人而言，這個世界上任何兩個事件之間似乎都可以扯上關系，所以沒必要庸人自擾。
近日，來自上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院消化科的房靜遠教授、陳縈晅副教授、洪潔和陳豪燕副研究員以及美國密西根大學鄒偉平教授合作，首次從作用機制上證明具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）可以通過調節癌細胞的自噬作用，促進結直腸癌對化療的耐受。而具核梭桿菌恰恰是我們口腔中常見的革蘭氏陰性菌。這一重要發現發表在頂級期刊《細胞》雜志上（1）。
從左到右：陳縈晅副教授、房靜遠教授、洪潔副研究員、鄒偉平教授、陳豪燕副研究員
腸癌在所有惡性腫瘤中發病率排第三，死亡率排第二（1），是威脅人類健康的一大殺手。化療是臨床上常用的抗癌療法之一。特別地，對于晚期結腸直腸癌患者來說，手術加上化療是最常用的治療方案（2）。然而，盡管化療在患者接受治療的初期顯示出良好的效果，但是最終很多患者也會出現化療耐藥，并導致癌癥復發。因此，晚期結腸直腸癌患者的5年存活率只有10%左右（3）。
同時，雖然近年來免疫檢查點抑制劑的對于多種晚期癌癥治療效果顯著。然而，不幸地是，絕大部分結腸直腸癌（CRC）對于免疫治療不敏感。只有一小部分攜帶錯配修復缺陷的CRC患者可以受益于免疫療法（4）。因此，為了改善晚期CRC患者的生存，深入了解CRC患者對于化療耐藥的機制非常有必要。
近年來，一系列的研究發現，腸道微生物不僅可以通過調節局部免疫反應影響化療以及免疫治療的效果（5），也同CRC的形成以及轉移密切相關。例如，2011年科學家在腸道中發現具核梭桿菌的身影。2012年，發現在CRC的發展過程中具核梭桿菌的含量會逐漸增加（6）。去年，科學家又發現具核梭桿菌還與CRC患者的生存期密切相關，其含量越高，患者的生存期往往越短（7）。
至此，具核梭桿菌引起了人們極大的興趣。研究人員開始嘗試從具核梭桿菌的角度去理解腸癌的耐藥性與復發。房教授這個團隊就是其中的一員。
為了探索具核梭桿菌與腸癌化療耐藥之間的關系。房教授團隊招募了大量的CRC患者（包括癌癥復發以及未復發患者），并對其腫瘤組織進行了系統的分析，他們發現具核梭桿菌在CRC復發患者腫瘤組織中的含量明顯高于CRC未復發的患者。并且，CRC患者腫瘤組織中的具核梭桿菌含量越高，患者的預后往往越差。
具核梭桿菌
研究人員利用逐漸提升化療藥物濃度的方法，獲得了有耐藥性的SW480細胞（一種CRC細胞，對于化療異常敏感）。然后，再利用化學藥物分別處理SW480細胞，耐藥的SW480細胞以及同具核梭桿菌一起培養的SW480細胞。他們發現，與具核梭桿菌一起培養的SW480細胞同化療耐藥的SW480細胞的耐藥的程度是相同的。也就是說，人體腸道中的具核梭桿菌的確會誘導CRC細胞對化療耐藥。
那么具核梭桿菌又是如何誘導化療耐藥的呢？為此，研究人員將CRC細胞與具核梭桿菌一起培養，之后對普通的CRC細胞以及同具核梭桿菌一起培養過的CRC細胞進行轉錄組分析。發現，同具核梭桿菌一起培養的結腸癌細胞中，有992個基因下調了，1466個基因上調了。
之后，通過單樣本基因富集分析，蛋白印跡分析，以及透射電鏡觀察發現，與具核梭桿菌共培養的結腸癌細胞中，自噬信號被顯著激活。而之前恰有研究發現，自噬通路與化療耐藥相關（9），這也意味著，具核梭桿菌或許是通過引起CRC細胞自噬的激活從而導致其對化療的耐藥。
為了驗證這一點，研究人員將具核梭桿菌同CRC細胞一起培養，然后加入化療藥物以及自噬抑制劑。發現，具核梭桿菌誘導的化療耐藥可以被自噬抑制劑抵消。隨后研究人員還確定了參與這一過程的相關的自噬蛋白，ULK1以及ATG7。表明具核梭桿菌介導的化療耐藥的確是通過激活自噬途徑完成的。
然而，在實驗過程中，研究人員發現一個奇怪的現象，自噬相關蛋白的增加并不是相應的基因表達增加導致的。這就意味著，存在著轉錄后調控參與自噬信號的激活。
這就讓研究團隊想起了miRNA，miRNA是細胞中常見的轉錄后調控元件，通過降解相應的mRNA或者抑制其翻譯發揮調控作用（10）。因此研究人員猜想，具核梭桿菌誘導的自噬相關蛋白增加或許與相應的miRNA含量下降相關。
通過對6名含有大量具核梭桿菌的CRC患者的腫瘤組織，以及6名僅含少量具核梭桿菌的CRC患者的腫瘤組織，做全面的miRNA表達分析，他們發現具核梭桿菌豐度高的CRC患者的癌細胞中有68種miRNA含量下降了。
隨后，研究人員通過將這68種miRNA與數據庫中的標準自噬相關miRNA對比，以及實時PCR技術，最終確定了兩種名為miR-4802 和miR-18a*的miRNA與自噬的激活相關。這兩種miRNA可以通過抑制ULK1，ATG7的合成，抵消具核梭桿菌誘導的自噬相關蛋白增加。
并且在CRC小鼠模型中，研究人員還證明了，自噬抑制劑以及這兩種miRNA類似物可以抑制具核梭桿菌誘導的化療耐藥。所有的這些表明，具核梭桿菌激活自噬是通過選擇性降低這兩種miRNA含量實現的。
最后，研究人員還確定了具核梭桿菌介導的化療耐藥的具體通路，TLR4以及MYD88先天免疫信號通路。并且在小鼠試驗中，他們發現，抑制這兩個通路可以扭轉具核梭桿菌誘導的兩種miRNA的減少，自噬相關蛋白的增加以及化療耐藥。
具核梭桿菌介導化療耐藥的具體機制
總的來說，本次試驗中，研究人員證明了具核梭桿菌介導的化療耐藥，是通過作用于TLR4以及MYD88通路，導致miR-4802 和miR-18a*選擇性減少，繼而激活自噬導致的。
到這里，我還是想說說我們昨天那篇文章。在發現牙周病與食管癌之間的關系之后，紐約州立大學公共衛生學院院長，Jean Wactawski-Wende教授表示，“食管靠近口腔，因此牙周病原體可能更容易獲得和感染食管粘膜并促進該部位的癌癥風險。”
就這個研究而言，牙周病竟是結直腸癌和淋巴瘤的高危因素這個研究，是不是也暗示著什么？我們腸道的具核梭桿菌與口腔里的有啥關系？這個還真值得研究人員深思。
最重要的是，這一發現潛藏著巨大的臨床應用價值，如果腸癌患者在接受化療的同時也接受抗具核梭桿菌或者抗自噬治療，有可能具有增強化療效果的作用。雖然定向清除一種腸道微生物的臨床技術還沒有出現，不過在今年6月中旬，《自然》雜志報道了一個重磅研究，華盛頓大學醫學院分子微生物學教授Scott J. Hultgren博士團隊利用甘露糖苷成功特異性清除腸道中的大腸桿菌，而不打亂腸道菌群平衡，也不存在引發抗藥性的問題（11）。
參考資料
1.Yu T C, Guo F, Yu Y, et al. Fusobacterium nucleatum Promotes Chemoresistance to Colorectal Cancer by Modulating Autophagy[J]. Cell, 2017, 170(3): 548-563. e16.
2.Miller K D, Siegel R L, Lin C C, et al. Cancer treatment and survivorship statistics, 2016[J]. CA: a cancer journal for clinicians, 2016, 66(4): 271-289.
3.Dahan, L., Sadok, A., Formento, J.L., Seitz, J.F., and Kovacic, H. (2009). Modulation of cellular redox state underlies antagonism between oxaliplatin and cetuximab in human colorectal cancer cell lines. Br. J. Pharmacol. 158, 610–620.
4.Le D T, Uram J N, Wang H, et al. PD-1 blockade in tumors with mismatch-repair deficiency[J]. New England Journal of Medicine, 2015, 372(26): 2509-2520.
5.Zitvogel, L., Galluzzi, L., Viaud, S., Ve? tizou, M., Daille`re, R., Merad, M., and Kroemer, G. (2015). Cancer and the gut microbiota: an unexpected link. Sci. Transl. Med. 7, 271ps1.
6.Castellarin, M., Warren, R.L., Freeman, J.D., Dreolini, L., Krzywinski, M., Strauss, J., Barnes, R., Watson, P., Allen-Vercoe, E., Moore, R.A., and Holt, R.A. (2012). Fusobacterium nucleatum infection is prevalent in human colorectal carcinoma. Genome Res. 22, 299–306.
7.Mima, K., Nishihara, R., Qian, Z.R., Cao, Y., Sukawa, Y., Nowak, J.A., Yang, J., Dou, R., Masugi, Y., Song, M., et al. (2016). Fusobacterium nucleatum in colorectal carcinoma tissue and patient prognosis. Gut 65, 1973–1980.
8.Song, J., Qu, Z., Guo, X., Zhao, Q., Zhao, X., Gao, L., Sun, K., Shen, F., Wu, M., and Wei, L. (2009). Hypoxia-induced autophagy contributes to the chemoresistance of hepatocellular carcinoma cells. Autophagy 5, 1131–1144.
9.Bartel, D.P. (2009). MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell 136, 215–233.
10.Gur C, Ibrahim Y, Isaacson B, et al. Binding of the Fap2 protein of Fusobacterium nucleatum to human inhibitory receptor TIGIT protects tumors from immune cell attack[J]. Immunity, 2015, 42(2): 344-355.
11.Spaulding C N, Klein R D, Ruer S, et al. Selective depletion of uropathogenic E. coli from the gut by a FimH antagonist[J]. Nature, 2017.
來源：奇點網（微信號 geekheal_com）
